發(fā)布時間：2020-11-21 07:56

　　 本文主要研究了MIMO-OFDM雷達的OFDM-Chirp分集波形設計方法,虛擬陣列技術(shù)和波束形成方法。本文主要做了如下三個方面的工作。1.分集波形設計:波形分集是MIMO雷達固有的特點,本文研究了OFDM-Chirp分集波形設計原理并設計了8個OFDM-Chirp分集波形。這種波形同時具有OFDM波形和Chirp波形的優(yōu)點。具有大時寬帶寬積,低峰均比,時域恒模頻域近似恒模的特點,時延自相關(guān)函數(shù)和頻移自相關(guān)函數(shù)的峰值旁瓣都很低;更重要的是這種波形設計方法能夠設計出多個正交波形,最多正交波形數(shù)等于波形所包含的子載波個數(shù)。另外通過模糊函數(shù)分析了所設計波形的性能。2.虛擬陣列研究:正交波形MIMO雷達接收陣列每個陣元接收所有發(fā)射陣元發(fā)射信號的回波疊加,通過匹配濾波處理分離出發(fā)射陣列發(fā)射的所有正交信號對應的回波。接收陣列分離出的目標回波總數(shù)是接收陣元個數(shù)的M倍,M為發(fā)射正交波形個數(shù)。每一個接收陣元分離出M個回波,相較于傳統(tǒng)雷達的匹配濾波處理,則其中有M-1個回波是“多”出來的。這種“多”出來的輸出回波對應陣元組成的陣列就是所謂的虛擬陣列。發(fā)射陣列陣元間距和接收陣列陣元間距的大小會影響虛擬陣列孔徑的大小,而且發(fā)射陣列使用頻率分集也會影響虛擬陣列孔徑的大小。3.波束形成:MIMO-OFDM雷達發(fā)射OFDM-Chirp分集波形,發(fā)射能量均勻覆蓋整個空域,在接收端等效形成發(fā)射-接收雙程的波束。MIMO-OFDM雷達發(fā)射陣列使用頻率分集,發(fā)射陣列頻率分集分為兩種:陣元間載頻增量小的頻率分集和陣元間載頻增量大的頻率分集。二者的區(qū)別在于目的不同,前者為了抗距離相關(guān)的干擾,后者為了提高目標檢測性能。二者的共同點是發(fā)射波束具有距離-角度耦合性。本文研究的MIMO-OFDM雷達發(fā)射陣列使用陣元間載頻增量大的頻率分集,載頻增量是以發(fā)射陣元之間的脈沖回波解相關(guān)的原則計算得到的,陣元間脈沖回波解相關(guān)能提高陣列雷達目標檢測性能。這是在慢時間維信號處理帶來的性能提升。但是在整個陣列脈沖回波內(nèi)距離-角度存在輕度耦合,這會影響快時間維信號處理的性能。而波束形成就是在快時間維進行的信號處理,為了解決這對矛盾需要消除距離-角度耦合影響然后做波束形成。本文使用了兩種方法消除距離-角度耦合影響:1.距離補償法,補償接收陣列各陣元接收信號相對于參考陣元接收信號相位延遲項中的距離項。2.解耦法,以距離-角度耦合效應為目標函數(shù),使用遺傳算法計算目標函數(shù)最小化時的發(fā)射載頻組合。以該載頻組合仿真發(fā)射波束,發(fā)現(xiàn)距離-角度耦合可以忽略不計,驗證了解耦的有效性。
【學位單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TN958
【部分圖文】：

作為對比，仿真研究傳統(tǒng)線性調(diào)頻信號的自模糊函數(shù)圖如圖 2.12 所示。圖2.12 傳統(tǒng) Chirp 信號的自模糊函數(shù)圖為了研究子載波個數(shù)（一個碼元內(nèi)只包含一個子載波）對 OFDM-Chirp 脈沖分集波形性能的影響，在總時寬和總帶寬不變的情況下，增加子載波的個數(shù)。即OFDM-Chirp 脈沖分集波形的帶寬為 30MHz，時寬為 8 微秒。子載波個數(shù)增加為 16個。頻域子載波時 域 碼 元 tftf時 域 碼 元頻域子載波w1 w2圖2.13 16 個子載波構(gòu)成的 OFDM-Chirp 脈沖分集波形時頻示意圖

(a) 波形 w1 的自模糊函數(shù)圖 (b) 波形 w2 的自模糊函數(shù)圖(c) 波形 w1 和 w2 的互模糊函數(shù)圖圖2.14 波形 w1 w2 的自模糊函數(shù)圖和互模糊函數(shù)圖(a) 波形 w1 的時域圖 (b) 波形 w1 的頻域圖圖2.15 波形 w1 的時域頻域圖圖 2.11 和圖 2.14 表明增加子載波個數(shù)會使自模糊旁瓣降低，對比圖 2.4(b)和圖

圖2.14 波形 w1 w2 的自模糊函數(shù)圖和互模糊函數(shù)圖(a) 波形 w1 的時域圖 (b) 波形 w1 的頻域圖圖2.15 波形 w1 的時域頻域圖圖 2.11 和圖 2.14 表明增加子載波個數(shù)會使自模糊旁瓣降低，對比圖 2.4(b)和圖
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

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2 劉韻佛;劉崢;謝榮;;互相關(guān)干擾下的MIMO雷達自適應脈沖壓縮方法[J];西安電子科技大學學報;2011年04期

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本文編號：2892764